D’ici à 2050, nous devrons nourrir deux milliards de personnes de plus. Le défi est immense sur une planète où les terres agricoles se raréfient, où les réserves d’eau souterraine s’épuisent et où le changement climatique bouleverse les conditions de production. Pour Catherine Alex, nous avons pourtant beaucoup à apprendre des innovations développées au-delà de notre planète.

Dans le cadre du Master en Food Systems d’EIT Food, Catherine Alex a consacré un très intéressant mémoire en 2025 aux interactions possibles entre la recherche spatiale et les systèmes alimentaires. Ses travaux n’ont pas tardé à retenir l’attention. Elle travaille aujourd’hui pour l’Agence spatiale européenne (ESA), où elle accompagne des start-up dans le transfert de technologies spatiales vers des applications concrètes sur Terre. À ce titre, elle est particulièrement bien placée pour expliquer ce que l’industrie alimentaire et le secteur spatial peuvent apprendre l’un de l’autre.

Transposer les innovations spatiales aux systèmes alimentaires

À première vue, le rapprochement entre l’espace et l’alimentation peut sembler inattendu. Pour Catherine Alex, il s’agit pourtant de l’un des champs de recherche les plus prometteurs en matière de durabilité. « Alors que nous investissons des milliards pour rendre la vie possible au-delà de la Terre, des centaines de millions de personnes souffrent encore d’insécurité alimentaire chronique sur notre propre planète. C’est précisément dans ce paradoxe que réside une formidable opportunité. Les technologies développées pour les missions spatiales, telles que les systèmes de culture en circuit fermé ou les cycles microbiens, ont été conçues pour survivre dans des conditions d’extrême rareté. Il serait regrettable de réserver ces connaissances à la seule industrie spatiale. Le véritable défi ne réside pas tant dans la technologie elle-même que dans son transfert vers des applications concrètes. Comment adapter un système biogénératif de support de vie (BLSS), imaginé pour une base martienne, aux réalités sociales ou économiques complexes de la Terre ? Comprendre cette transition ouvre un champ d’exploration encore largement inexploré, à la croisée du management de l’innovation et des systèmes alimentaires. »

Un écosystème propice à l’innovation

Dans son mémoire, Catherine Alex souligne que l’impact sociétal des technologies spatiales dépend non seulement de leurs performances, mais aussi de l’écosystème dans lequel elles sont déployées. Selon elle, le transfert de technologie ne se limite pas à une adaptation technique : il suppose également une évolution des acteurs, des cadres réglementaires et des modèles économiques. « La capacité d’un écosystème à soutenir l’innovation détermine souvent le succès d’une solution. À cet égard, il est nécessaire d’évaluer l’innovation durable au-delà des seuls critères de rendement ou d’efficacité énergétique. La qualité nutritionnelle, l’impact environnemental, l’inclusion sociale ou la contribution aux Objectifs de développement durable constituent également des indicateurs essentiels. Sous cet angle, les technologies spatiales peuvent créer de la valeur non seulement pour les futures missions vers Mars, mais aussi pour relever les défis alimentaires auxquels nous faisons face sur Terre. »

L’espace, un laboratoire pour relever les défis alimentaires

Ce qui fascine Catherine Alex n’est pas tant la culture de laitues dans l’espace que la philosophie qui la sous-tend : produire plus avec moins de ressources, réutiliser chaque matière disponible et intégrer la résilience dès la conception des systèmes. Cette logique est pertinente partout, des régions frappées par la sécheresse aux « déserts alimentaires » urbains, en passant par les communautés les plus vulnérables.  « Il y a plus de trente ans, l’ESA a lancé le programme MELiSSA afin de maintenir en vie un équipage en mission vers Mars sans aucun ravitaillement extérieur. Aujourd’hui, ce système constitue peut-être l’une des réponses les plus cohérentes aux pénuries liées au changement climatique. Les expériences menées par Redwire à bord de la Station spatiale internationale (ISS) démontrent qu’il est possible de produire des aliments frais dans des conditions plus extrêmes encore que les environnements les plus hostiles sur Terre. Les modules EBIOS d’Interstellar Lab expérimentent, quant à eux, des systèmes fermés de production alimentaire et d’habitat lors de missions analogues sur Terre. La frontière entre les technologies spatiales et la conception régénérative devient ainsi de plus en plus ténue. »

Un échange de connaissances dans les deux sens

Si l’industrie alimentaire a beaucoup à apprendre de la recherche spatiale, Catherine Alex estime que les enseignements circulent également dans l’autre sens. Les principaux apports du secteur spatial concernent la circularité, l’utilisation extrêmement efficace des ressources et la capacité à fonctionner dans des environnements où celles-ci sont limitées. « Dans l’espace, le gaspillage n’a pas sa place. Chaque gramme de nutriments et chaque litre d’eau doivent être récupérés et réutilisés. Cette même philosophie de conception trouve toute sa pertinence dans des applications terrestres, comme l’agriculture verticale dans les régions exposées à la sécheresse ou les systèmes de production alimentaire destinés aux zones sinistrées. Parce qu’ils ne reposent jamais sur l’abondance des ressources, ces systèmes sont souvent plus robustes que les modèles agricoles conventionnels. Les technologies spatiales inspirent également les progrès réalisés en matière d’agriculture de précision. Les capteurs utilisés à bord de l’ISS pour surveiller l’état de santé des plantes sont aujourd’hui déployés pour assurer un suivi des sols en temps réel et optimiser la gestion de l’irrigation. »

La Terre a, elle aussi, beaucoup à apporter à la recherche spatiale. Pour Catherine Alex, cette contribution est avant tout d’ordre humain et sociétal. Pendant longtemps, l’alimentation spatiale a été conçue sous le seul angle de l’efficacité et de la survie : des aliments aussi légers que possible, riches en calories et capables de se conserver très longtemps. La culture alimentaire terrestre rappelle pourtant que manger ne répond pas uniquement à un besoin physiologique : c’est aussi une question de goût, d’identité, de bien-être et de lien social. « Les recherches consacrées à la diversité des cultures, à l’expérience gustative et au bien-être psychologique des astronautes ont considérablement élargi le champ de la nutrition spatiale. Les participants aux missions spatiales analogues apportent, à cet égard, des enseignements particulièrement précieux. Ils expérimentent les conditions d’isolement propres aux missions spatiales tout en continuant à mesurer l’importance d’une véritable culture alimentaire. »

Les tendances de l’alimentation spatiale

Selon Catherine Alex, l’alimentation spatiale évolue vers des systèmes alimentaires autonomes et circulaires. Les systèmes biogénératifs de support de vie (BLSS), dans lesquels l’eau, l’air et les nutriments sont recyclés en circuit fermé, en constituent le socle. Dans le même temps, l’intelligence artificielle, les réseaux de capteurs et la robotique rendent ces systèmes toujours plus performants et efficients. « Les sources de protéines alternatives gagnent elles aussi du terrain. La fermentation microbienne et la culture des algues figurent parmi les solutions les plus prometteuses, car elles nécessitent peu de ressources et ne dépendent ni des terres agricoles, ni de l’ensoleillement, ni des saisons. Le projet MELiSSA, déjà évoqué, en est une illustration emblématique. Depuis plus de trente ans, ce programme développe un écosystème entièrement fermé capable de transformer les déchets humains en nourriture, en eau et en oxygène. À terme, les technologies qui font leurs preuves dans l’espace pourront également contribuer à rendre les systèmes alimentaires terrestres plus durables. »

Trois grands défis

Pour conclure, Catherine Alex rappelle que l’alimentation spatiale doit relever des défis considérables, qui se situent à trois niveaux. « Sur le plan physique, la microgravité modifie en profondeur la croissance des plantes, la circulation de l’eau dans les racines et la répartition des nutriments. À cela s’ajoute une exposition accrue aux rayonnements, qui affecte à la fois la croissance végétale et la sécurité alimentaire. Les contraintes liées à la masse embarquée et à la disponibilité de l’énergie lors des missions spatiales sont également extrêmement fortes. Produire des aliments ne peut, au final, mobiliser davantage de ressources que ce que cette production est en mesure de fournir. »

Des questions majeures subsistent aussi sur le plan biologique. Les micro-organismes se comportent différemment dans l’espace que sur Terre. La gestion des écosystèmes microbiens, indispensables au recyclage des nutriments au sein d’un BLSS, exige des systèmes de surveillance et de pilotage particulièrement sophistiqués. Ces technologies sont encore en plein développement. Sans oublier les défis institutionnels et logistiques, souvent moins visibles en dehors du cercle des spécialistes.

« Le facteur humain reste peut-être le plus grand défi. Comment faire en sorte que, durant une mission martienne de plusieurs années, les astronautes puissent non seulement s’alimenter de manière saine, mais aussi continuer à éprouver dans leurs repas du plaisir, un sentiment de convivialité et une source de bien-être ? C’est à mes yeux dans cette direction que se trouvent les questions de recherche les plus passionnantes pour les années à venir », conclut Catherine Alex.